CN109860025B - 一种研磨硅片清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种研磨硅片清洗方法，其方法依次包括预清洗和清洗步骤，其中预清洗依次顺序包括鼓泡吹洗、预清洗液清洗和纯水清洗；清洗包括免超声药液清洗和纯水清洗，其中免超声药液清洗和纯水清洗交替进行若干次。本发明摒弃浓碱及超声，通过滚轴带动硅片在稀碱及清洗液内转动、剥离硅片表面杂质。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造领域，尤其是涉及一种研磨后硅片的清洗工艺。
背景技术
硅材料的制备包括定向切割、磨片、抛光等，其中切片之后要进行研磨，由于切片之后的硅单晶片还不具有合乎半导体制造过程中所需要的曲度、平坦度和平行度，所以研磨步骤成为硅单晶片有效改善硅片的曲度、平坦度与平行度的关键工艺。
但是经过研磨后的硅片表面存有残留物，包括金刚砂、硅粉、硅氧化物和金属氧化物等。在进行下一步工艺加工前，需要将其表面的残留物清洗干净。
现有清洗工艺主要为超声波清洗工艺及微腐蚀清洗工艺。
超声波清洗工艺原理：利用超声空化作用、去除硅片表面吸附杂质，再利用清洗液络合作用、吸附该杂质从而达到清洗目的；存在清洗能力弱、清洗寿命短的问题；
微腐蚀清洗工艺原理：利用浓碱、对硅片进行腐蚀、去除硅片表面杂质的同时削除硅片氧化层及硅片本身；存在造成硅片原材料浪费(本身厚度损失)、影响清洗机使用寿命的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种研磨硅片清洗方法，摒弃浓碱及超声，通过滚轴带动硅片在稀碱及清洗液内转动、剥离硅片表面杂质。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：依次包括预清洗和清洗步骤，
其中预清洗依次顺序包括鼓泡吹洗、预清洗液清洗和纯水清洗；
清洗包括免超声药液清洗和纯水清洗，其中免超声药液清洗和纯水清洗交替进行若干次。
优选的，鼓泡吹洗步骤，采用压缩空气在纯水内进行鼓泡，吹动去除大颗粒砂浆杂质；
预清洗液清洗，采用40KHz的超声作用10-15min，浓度为2-3％的预清洗液剥离鼓泡吹洗未除去的大颗粒杂质；
纯水清洗，采用纯水溢流方式，溢流流速4.5-5.5L/min，40KHz的超声作用5min，得到预清洗研磨硅片；
优选的，鼓泡吹洗步骤，采用压缩空气在纯水内进行鼓泡，吹动去除大颗粒砂浆杂质；
预清洗液清洗，采用40KHz的超声作用10min，浓度为2％的预清洗液剥离鼓泡吹洗未除去的大颗粒杂质；
纯水清洗，采用纯水溢流方式，溢流流速为5L/min，40KHz的超声作用5min，得到预清洗研磨硅片。
优选的，免超声药液清洗和纯水清洗交替进行的步骤包括：第一次纯水清洗、第一次碱洗液清洗、第二次纯水清洗、第二次碱洗液清洗、第三次纯水清洗、氧化清洗液清洗，第四次纯水清洗；优选的，第四次纯水清洗后对研磨硅片甩干。
优选的，第一次碱洗液清洗和第二次碱洗液清洗，每个步骤操作两次。
优选的，第一次碱洗液清洗，免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗7-10min；优选的第一次碱洗液包括浓度为45wt％的KOH、95wt％的表面活性剂TXT和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为2.5-3.5:6-7:75.5-77.5；优选的，第一次碱洗液清洗，免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗8min；优选的第一次碱洗液包括45wt％的KOH、95wt％TXT和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为2.58:6.02:77.4。
优选的，第二次碱洗液清洗包括两个阶段，第二次碱洗液清洗第一阶段采用免超声，65-75℃的温度下滚轴清洗7-10min；第二次碱洗液清洗第一阶段碱洗液包括45wt％的KOH、95wt％的表面活性剂和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为10-14:4-6:50-55；第二次碱洗液清洗第二阶段采用免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗7-10min；第二次碱洗液清洗第二阶段碱洗液包括45wt％的KOH、95wt％的表面活性剂和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为2-3:4-6:60-65；优选的，第二次碱洗液清洗第一阶段采用免超声，65-75℃的温度下滚轴清洗8min；第二次碱洗液清洗第一阶段碱洗液包括45wt％的KOH、95wt％的表面活性剂和DIW，添加的体积比例为10.5:4.9:54.6；第二次碱洗液清洗第二阶段采用免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗8min；第二次碱洗液清洗第二阶段碱洗液包括45wt％的KOH、95wt％的表面活性剂和DIW，添加的体积比例为2.1:4.9:63。
优选的，氧化清洗液清洗，130KHz的超声，65-75℃的温度下清洗7-10min；优选的，氧化清洗液包括27-32wt％氨水和30-32wt％双氧水，添加的体积比例氨水:双氧水:DIW为1:2:11.2；优选的，氧化清洗液清洗，130KHz的超声，70℃的温度下清洗7-10min；优选的，氧化清洗液包括27-32wt％氨水和30-32wt％双氧水，添加的添加的体积比例氨水:双氧水:DIW为4.9:9.8:54.88。
优选的，第一次纯水清洗采用DIW，溢流，流速为8-14L/min，40kHz的超声，清洗7-10min，温度为35-45℃；第二次纯水清洗采用DIW，溢流，流速为8-14L/min，200kHz的超声，清洗7-10min，温度为35-45℃；优选的，第一次纯水清洗采用DIW，溢流，40kHz的超声，清洗8min，温度为35-45℃；第二次纯水清洗采用DIW，溢流，200kHz的超声，清洗8min，温度为35-45℃。
优选的，第三次纯水清洗包括两个阶段，第三次纯水清洗的第一阶段采用DIW清洗，溢流流速为8-14L/min，200KHz的超声，滚轴清洗7-10min，温度为35-45℃；第三次纯水清洗的第二阶段采用QDR模式，流速11-17L/min，室温，清洗7-10min；优选的，第四次纯水清洗包括两个阶段，第四次纯水清洗的第一阶段采用DIW，溢流流速为11-17L/min，室温，清洗7-10min，第四次纯水清洗的第二阶段采用DIW超声清洗；优选的，第三次纯水清洗包括两个阶段，第三次纯水清洗的第一阶段采用DIW，溢流流速为8-14L/min，200KHz的超声，滚轴清洗8min，温度为35-45℃；第三次纯水清洗的第二阶段采用QDR模式，11-17L/min，室温，清洗8min；优选的，第四次纯水清洗包括两个阶段，第四次纯水清洗的第一阶段采用DIW，溢流流速11-17L/min，室温，清洗8min，第四次纯水清洗的第二阶段采用DIW，溢流流速11-17L/min，200kHz的超声，清洗8min。
优选的，清洗的研磨硅片，去除量≤1.2μm，TTV增长值均值<0.2μm，产品合格率＞98.5％；
相对于现有技术，本发明所述的一种研磨硅片清洗方法具有以下优势：
1、本发明采用的药液为低浓度药液，对环境危害小，且研磨硅片的去除量≤1.2μm，TTV增长值均值<0.2μm；
2、采用免超声清洗，与现有超声工艺相比，减少震板数量，有效节约清洗机制造成本以及后期检测维护成本，同时减少超声对人体危害；
3、使用本发明的清洗方法，有效提高产品表面洁净度、提升产品优良率，合格率＞98.5％；
4、同时，本发明的清洗方法流程简化、节省成本、加快研磨硅片流转速度。
附图说明
图1为本发明实施例所述的研磨硅片清洗前实物图；
图2为本发明实施例所述的研磨硅片清洗后实物图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例来详细说明本发明。
本工艺目的为去除经研磨后的硅片表面残留的金刚砂、硅粉、硅氧化物、金属氧化物等杂质。
依次包括预清洗和清洗步骤，其中预清洗依次顺序包括鼓泡吹洗、预清洗液清洗和纯水清洗；清洗包括免超声药液清洗和纯水清洗，其中免超声药液清洗和纯水清洗交替进行若干次。
鼓泡吹洗步骤，采用压缩空气在纯水内进行鼓泡，吹动去除大颗粒砂浆杂质；
预清洗液清洗，采用40KHz的超声10min，浓度为2-3％(体积百分比)的预清洗液剥离鼓泡吹洗未除去大颗粒杂质；其中预清洗液为04K药液：UL TRACLEAN 04K。
纯水清洗，采用纯水溢流方式，40KHz的超声5min，得到预清洗研磨硅片。
在原有直接清洗基础上增加预清洗液清洗步骤，第一步为鼓泡、使用压缩空气吹动去除大颗粒砂浆杂质。
其中预清洗的具体参数如表1。
表1预清洗条件参数汇总表
| 单位 | 鼓泡吹洗 | 预清洗液清洗 | 纯水清洗 | |
| 预清洗液 | L/L | 0 | 2％ | 0 |
| 鼓泡(空气) | ml/min | 24000 | 0 | 0 |
| 溢流 | L/min | 0 | 0 | 5 |
| 超声 | Hz | 0 | 40K | 40K |
| 时间 | Min | 15 | 10 | 5 |
清洗的具体参数如下表2，清洗机分为11个槽，具体如下。
KOH浓度：45wt％；表面活性剂浓度：95wt％；氨水浓度：27-32wt％；双氧水浓度：30-32wt％；其中表面活性剂为TXT-HL8427。
DIW：去离子水；QDR：快速排冲清洗；
其中溢流和QDR均采用DIW进行。
表2清洗条件参数汇总表
首先经纯水+超声进行初步清洗、再进入带滚轴的药液槽清洗，药液槽为带有浓度梯度、温度梯度的药液槽、且与水槽交替进行，能起到极佳的清洗效果。
目前该工艺已用于本厂在线加工，日产能＞7000片/天、清洗后产品合格率＞98.5％；
抽取其中40个样品进行抽样检查，经ADE7200硅片自动检测仪器检测，结果如表3数据。
表3样品抽样检查检测数据表
数据表明，研磨硅片的去除量≤1.2μm，TTV增长值均值<0.2μm；且通过大量数据产品合格率高大于98.5％，提升产品的优良率。
清洗前后实物图对比表明，清洗前产品污浊，表面具有残留物；而清洗后产品表面洁净度高、平坦度高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：依次包括预清洗和清洗步骤，
其中预清洗依次顺序包括鼓泡吹洗、预清洗液清洗和纯水清洗；
清洗包括免超声药液清洗和纯水清洗，其中免超声药液清洗和纯水清洗交替进行若干次；
鼓泡吹洗步骤，采用压缩空气在纯水内进行鼓泡，吹动去除大颗粒砂浆杂质；
预清洗液清洗，采用40KHz的超声作用10-15min，浓度为2-3%的预清洗液剥离鼓泡吹洗未除去的大颗粒杂质；
预清洗中的纯水清洗，采用纯水溢流方式，溢流流速4.5-5.5L/min，40KHz的超声作用5min，得到预清洗研磨硅片。
2.根据权利要求1所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：预清洗液清洗，采用40KHz的超声作用10min，浓度为2%的预清洗液剥离鼓泡吹洗未除去的大颗粒杂质；预清洗中的纯水清洗，采用纯水溢流方式，溢流流速为5L/min，40KHz的超声作用5min，得到预清洗研磨硅片。
3.根据权利要求1所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：免超声药液清洗和纯水清洗交替进行的步骤包括：第一次纯水清洗、第一次碱洗液清洗、第二次纯水清洗、第二次碱洗液清洗、第三次纯水清洗、氧化清洗液清洗，第四次纯水清洗；第四次纯水清洗后对研磨硅片甩干。
4.根据权利要求3所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第一次碱洗液清洗和第二次碱洗液清洗，每个步骤操作两次。
5.根据权利要求4所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第一次碱洗液清洗，免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗7-10min；第一次碱洗液包括浓度为45wt%的KOH、95wt%的表面活性剂TXT和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为2.5-3.5: 6-7: 75.5-77.5。
6.根据权利要求4所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第一次碱洗液清洗，免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗8min；第一次碱洗液包括45wt%的KOH、95wt%TXT和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为2.58:6.02:77.4。
7.根据权利要求4所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第二次碱洗液清洗包括两个阶段，第二次碱洗液清洗第一阶段采用免超声，65-75℃的温度下滚轴清洗7-10min；第二次碱洗液清洗第一阶段碱洗液包括45wt%的KOH、95wt%的表面活性剂和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为10-14: 4-6: 50-55。
8.根据权利要求7所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第二次碱洗液清洗第二阶段采用免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗7-10min；第二次碱洗液清洗第二阶段碱洗液包括45wt%的KOH、95wt%的表面活性剂和DIW，添加的体积比例KOH:TXT:DIW为2-3: 4-6:60-65。
9.根据权利要求7所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第二次碱洗液清洗第一阶段采用免超声，65-75℃的温度下滚轴清洗8min；第二次碱洗液清洗第一阶段碱洗液包括45wt%的KOH、95wt%的表面活性剂和DIW，添加的体积比例为10.5:4.9:54.6。
10.根据权利要求8所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第二次碱洗液清洗第二阶段采用免超声，60-70℃的温度下滚轴清洗8min；第二次碱洗液清洗第二阶段碱洗液包括45wt%的KOH、95wt%的表面活性剂和DIW，添加的体积比例为2.1:4.9:63。
11.根据权利要求3所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：氧化清洗液清洗，130KHz的超声，65-75℃的温度下清洗7-10min；氧化清洗液包括27-32wt%氨水和30-32wt%双氧水，添加的体积比例氨水:双氧水:DIW为1: 2: 11.2。
12.根据权利要求3所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：氧化清洗液清洗，130KHz的超声，70℃的温度下清洗7-10min；氧化清洗液包括27-32wt%氨水和30-32wt%双氧水，添加的体积比例氨水:双氧水:DIW为4.9:9.8:54.88。
13.根据权利要求3所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第一次纯水清洗采用DIW，溢流，流速为8-14 L/min， 40kHz的超声，清洗7-10min，温度为35-45℃；第二次纯水清洗采用DIW，溢流，流速为8-14 L/min， 200kHz的超声，清洗7-10min，温度为35-45℃。
14.根据权利要求3所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第一次纯水清洗采用DIW，溢流，40kHz的超声，清洗8min，温度为35-45℃；第二次纯水清洗采用DIW，溢流，200kHz的超声，清洗8min，温度为35-45℃。
15.根据权利要求3所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第三次纯水清洗包括两个阶段，第三次纯水清洗的第一阶段采用DIW清洗，溢流流速为8-14L/min，200KHz的超声，滚轴清洗7-10min，温度为35-45℃；第三次纯水清洗的第二阶段采用 QDR模式，流速11-17L/min，室温，清洗7-10min；第四次纯水清洗包括两个阶段，第四次纯水清洗的第一阶段采用DIW，溢流流速为11-17L/min，室温，清洗7-10min，第四次纯水清洗的第二阶段采用DIW超声清洗。
16.根据权利要求3所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：第三次纯水清洗包括两个阶段，第三次纯水清洗的第一阶段采用DIW，溢流流速为8-14L/min，200KHz的超声，滚轴清洗8min，温度为35-45℃；第三次纯水清洗的第二阶段采用QDR模式，11-17L/min，室温，清洗8min；第四次纯水清洗包括两个阶段，第四次纯水清洗的第一阶段采用DIW，溢流流速11-17L/min，室温，清洗8min，第四次纯水清洗的第二阶段采用DIW，溢流流速11-17L/min，200kHz的超声，清洗8min。
17.根据权利要求1所述的一种研磨硅片清洗方法，其特征在于：清洗的研磨硅片，去除量≤1.2μm， TTV增长值均值<0.2μm，产品合格率＞98.5%。
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